Alimentation Déportée

Gestion de l’alimentation du Raspberry Pi.

Alimentation Déportée

L’alimentation standard fournie avec le Raspberry-Pi : délivre 5V /1A.logo alimentation

Sachant qu’il consomme en fonction de son utilisation autour des 700Ma, l’ajout d’éléments externes est donc problématique! C’est pour cela que beaucoup conseillent de ne pas utiliser les GPIO d’alimentation fournie sur le Raspberry Pi, mais alors comment peut-on alimenter ces éléments ?

Chaque élément (capteur, relais…) devra être raccordé à une alimentation externe.

Il est aussi possible d’augmenter l’ampérage de l’alimentation que l’on fournit au Raspberry-pi (dans une certaine mesure bien évidemment !).

Opter pour les deux solutions à la fois, permet d’un côté d’être sûr que le Raspberry-pi est toujours bien alimenté (ainsi que tout périphérique USB raccordé au Raspberry-Pi : dongle Wifi/ dongle souris et clavier/ clès stockage USB…). D’un autre côté cela assure une alimentation stable à tous les éléments externes (capteurs, relais, emmeteurs radio…).

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-Comment être certains que mes éléments USB sont parfaitements alimentés ?

-Comment choisir le bon transformateur pour alimenter mes capteurs ?

-Puis-je me fier aux références notées sur les boitiers des transformateurs?

-Comment faire si je souhaite sortir différentes tensions d’alimentation ?

-Pourquoi mes éléments branchés sur une alimentation externe ne communiquent plus avec mon RPI ?

-Comment dispatcher une source d’alimentation vers de multiples éléments ?

Le Hub USB Auto-alimenté ; l’assurance d’une alimentation USB stable

Mise en place d’un Hub USB alimenté par son propre transformateur (5V/2A), contenant 7 ports USB A et 1 port USB B.

Un cordon USB A vers une sortie 5v universelle (smartphone), permet d’alimenter le Raspberry-Pi depuis le Hub USB.

Un cordon USB B vers USB A,  permet de transférer la donnée reçue sur le hub vers le Raspberry-pi.

J’ai opté pour le Hub-USB, ‘Pihut 7 ports (5v-2Amp)’, acheté 10 euros chez ModmyPi (dont vous trouverez le lien ci-dessous).

Hub-USB

Installation du hub-USB à alimentation autonome

PiHut intégré au tableau domotique

Intégration du hub USB au cadre du tableau domotique

PiHut 7 Ports, Hub USB   Hub USB, PiHut 7 ports

Le Hub USB nous apporte la solution pour la stabilité d’alimentation du Raspberry et de ses périphériques USB.

Quand est –il de l’alimentation des éléments utilisant le port GPIO du Raspberry Pi ?

Un hub USB auto alimenté soulagera le transformateur de votre RPI, ainsi il sera à même d’alimenter plus convenablement vos élements branchés sur le port GPIO. Toutefois vous comptez peut-être continuer à brancher plus d’élements sur votre RPI, l’utilisation des GPIO d’alimentation est donc à éviter.

Valeurs alimentation délivrées par les GPIO du Raspberry-Pi

(relevé sur RPI B)

Valeurs Annoncées            Mesures réelles

3.3v                                             3.29v

5v                                           4.61/4.80v

Néanmoins, lorsque l’on décide de ne pas se servir de l’alimentation GPIO du RPI, on se tourne vers  la récupération et l’installation de transformateurs électrique, et à ce moment généralement d’autres difficultés surviennent.

Les transformateurs ; l’assurance d’une alimentation GPIO stable

Transformateur électrique

Exemple de transformateur électrique

La tension indiquée sur un transformateur électrique est très souvent incorrecte. La tension à la sortie d’un transformateur est le résultat de la transformation électrique, mais aussi de la tension d’entrée !  Donc si le transformateur fait toujours la même opération, il le fait sur une base différente ( comprise généralement entre 220 et 230V). Cela peut paraître négligeable, et pourtant je vous assure c’est important, car quand un transformateur vous indique 5V, il peut en réalité vous en sortir 7 , 10V… ! je vous laisse imaginer le drame pour un composant électronique.

Testeur électrique

Exemple de testeur électrique

Je vous conseille donc de vous munir dès maintenant d’un testeur électrique. Vous en trouverez pour 20 ou 30 euros de bonne qualité (même  en  boutique de bricolage  😉  ). Certains modèles ne vous permettront pas de mesurer d’ampérage significatif, en revanche il peuvent posséder un ohmètre , ce qui est très pratique .

Comparaison courbe courant AC-DC

Comparaison courbe courant Alternatif (AC) vs. Continu (DC).

Bien sûr, le premier élément à surveiller sur un transformateur est son type de tension de sortie.

En entrée AC ou alternatif (c’est normal le courant qui sort de nos prises est ainsi).

En Sortie par contre vous trouverez les deux modèles ; Ici attention de ne pas vous tromper : Pour notre cas nous aurons besoin d’une tension de sortie Continu ou DC. Plutôt simple à retenir, vous ne croyez pas ? ACDC  😉

Exemple : Un transformateur avec une sortie 5V AC, nous sortira bien du 5V , mais avec des pics ou crêtes de tension dépassant de beaucoup le 5V, voir le schéma. Ainsi ne faîtes pas l’erreur ou sinon vos composants seront détruit !

Pour Choisir le bon transformateur, nous allons donc bien sûr, regarder la note inscrite sur le boitier, puis nous allons le tester, afin de vérifier les valeurs. Les chargeurs de vos anciens téléphones portables sont parfait à récuperer pour votre installation. Quelques uns sont même notés 5.0V, et sortent généralement un 5V précis et stable, toujour à vérifier cependant. Pour  vérifier si vos chargeurs font l’affaire, il vous suffit de couper la fiche qui allait dans votre appareil, dénuder soigneusement les deux fils qui s’y trouveront (souvent le pôle négatif sera le fil blanc/ bleu ou noir, alors que le pole positif sera le fil rouge ou violet). Puis connecter le pole négatif de votre transformateur à la fiche noire de votre testeur et le pole positif du transformateur à la fiche rouge du testeur, et seulement après avoir fait ces connexions et calibré correctement votre testeur, vous pouvez brancher votre transformateur sur une prise électrique reliée au secteur. Enfin il ne  reste plus qu’à lire le voltage indiqué.

Pour sortir différentes tensions, il vous suffit de trouver les transformateurs adaptés en les testant comme nous venons de le voir. Il est toujours possible d’envisager un seul transformateur à tension réglable, toutefois ce n’est pas pratique, car lorsque nous avons besoin d’une sortie 3.3V, nous aurons également besoin de notre sortie classique en 5V. Donc la solution simple est de trouver autant de transformateur que vous souhaitez sortir de tension différentes.

La distribution électrique ; dispatcher multi-tension

La distribution électrique est encore un autre problème. En effet dès lors que l’on souhaite brancher plusieurs élements sur un transformateur il nous faudra un domino afin de dispatcher notre tension sous plusieurs sorties. Néanmoins le domino à l’inconvénient du serrage qui peut être génant pour la phase de prototypage, de plus nous connaissons déjà la solution avec les GPIO.

Donc si au montage vous reliez à l’étain plusieurs pins GPIO ensembles cela vous permettra de créer une distribution électrique efficace et pratique. Comme vous le constaterez ci-dessous j’ai réalisé une carte de distribution électrique dotée de 80 pins GPIO, prévue pour 4 sorties de tensions différentes, et equipée de 4 voyants de contrôle. Chaque barrette permet donc de relier 10 éléments électriques (10 *+ et 10*-). Chaque connecteur est prévu pour une tension bien spécifique. Sorties prévues, par ordre, de haut en bas : 12v / 9v / 5v / 3.3v. J’ai calculé et calibré exactement les résistances adéquates au voltage utilisé en fonction des voyants de contrôle. Une LED est toujours montée avec une résistance sur sa patte longue (le plus). Comme nous en avions fait l’expérience lorsque nous avions appris à nous servir des GPIO.

Cette carte va donc servir de distribution électrique de base à tout le tableau ; permettant l’alimentation séparée de tous les éléments.

La construction d’une carte de redistribution électrique

Carte de distribution électrique

Construction d’une carte de distribution électrique

Assemblage électronique PCB

L’assemblage

Carte électronique DIY

La carte assemblée

A présent une question importante ! Pourquoi mes éléments ne communiquent-ils plus avec le RPI, une fois alimentés par une autre source que le RPI lui-même ?

La réponse est assez simple, il nous suffit de relier les masses de notre RPI et de notre alimentation externe.

Oui, aussi simple que ça! Sans cette connexion aucune communication ne sera possible.

La carte à l’essai

La carte de distribution à l’essai

Fixation de la carte électronique

Fixation de la carte de distribution électrique dans le tableau domotique

Extension via breadboard

Une extension est encore envisageable en utilisant en plus une breadboard

La carte en fonction

La carte de distribution électrique en fonction

La prochaine fois nous aborderons le sujet des microcontrôleurs. Savoir les repérer, comprendre leurs références et surtout en saisir la logique... Nous verrons pour cela un cas concret avec la prise en main de l'un d'entre eux.
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